商用電信網實現長距離量子通信

科技日報北京4月23日電 （記者張夢然）工程師團隊在德國250公里長的電信網絡上成功發送了量子信息，這是已知首例利用現有商用電信基礎設施實現相干量子通信的報道。《自然》雜誌23日發表的這一演示案例表明，量子通信能在現實世界的條件下實現。

近年來，量子通信領域的進展，強調了光波相干性在構建量子網絡中的核心作用。量子網絡有望實現安全通信，如備受人們期待的量子互聯網，就可通過量子密鑰分發，形成一種理論上安全的通信技術。而作為量子互聯網相位架構的基礎，光波相干性此前不僅促成了多節點量子網絡的首次成功展示，還大幅擴展了量子密鑰分發的應用範圍。

然而，基於光相干性的量子網絡協議能否實現規模化，一直存在不確定性。理論上認為，光波相干性可擴大量子通信範圍。但這種擴展需要低温冷卻系統，如超穩定光學腔和低温光子探測器這類專門設備的支持。這種對專用硬件的特殊需求，給相干量子通信系統的擴展帶來了巨大挑戰。

此次，東芝歐洲有限公司的研究人員描述了一種通過光纖實現量子信息分發的技術，該技術的最大特點就是無需低温冷卻。並且，他們的新系統利用基於相干性的雙場量子密鑰分發，這能推進安全信息的長距離分發。

研究人員指出，這個量子通信網絡的部署覆蓋了3個數據中心。通信通過一條從法蘭克福到凱爾、全長253.9公里、損耗為56dB的鏈路實現，其中約五分之三的距離處設有一箇中繼站。這一部署創造了現實世界和實用量子密鑰分發距離的新紀錄。

【總編輯圈點】

這項成就展示了現有電信基礎設施支持高級量子通信協議的潛力。它表明量子通信不再侷限於實驗室環境，而是能夠擴展到實際應用中。通過利用現有的電信網絡資源，且無需低温冷卻系統，可將構建大規模量子網絡的成本和門檻大幅降低，這對未來量子通信技術的普及至關重要。不過，要實現全球規模的量子通信網絡仍面臨諸多挑戰。如何進一步提升距離和效率，仍需持續的研究和探索。